锂离子电池正极材料LiFePO4的合成及电化学性能

固相反应法合成了新型锂离子电池正极材料LiFePO4,组装成电池后,室温下(23℃)初始比容量为110mAh/g.以蔗糖分解在LiFePO4电池材料的颗粒间覆碳的方法制备了改性的LiFePO4,对LiFePO4进行表面覆碳改性后其电化学性能包括比容量和充放电效率两方面都得到提高.覆碳后正极材料的初始比容量在室温下达到了140mAh/g,比覆碳前增加了30mAh/g,在循环20周后比容量仍维持在125mAh/g左右;覆碳后正极材料的平均充放电效率在23℃和50℃下分别为91%和93%.     

阴、阳离子共掺杂合成Li-Mn-O尖晶石锂离子电池正极材料

用传统的高温固相法合成了锂离子电池正极材料LiMn2 O4,LiMn2-x MxO4及LiMn2-xMxO4-yFy(x,y=0.05,M=Al,Mg).充放电结果表明,LiMn2-xMxO04及LiMn2-xMxO4-yFy的循环性能优于LiMn2O4,LiMn2-xMxO4-y,Fy的循环性能优于LiMn2-xMxO4.合成的Al、F共掺杂的材料在循环过程中电化学循环性能良好,首次放电容量为120.6mAh/g,40次循环后,放电容量为114.3mAh/g,容量保持率为94.8%;循环性能相当好,而且放电容量也高,所以有望作为优良的锂离子电池正极材料     

锂离子电池正极材料LiVOPO_4的制备及其长循环稳定性

本文采用溶胶凝胶法合成了β-LiVOPO_4锂离子电池正极材料,研究了其结构和电化学性能。结果表明,在500℃较低温度下能够合成晶态纯相β-LiVOPO_4,其结构为正交晶系,属于Pnma空间群。这种材料具有非常稳定的电化学充放电长循环性能。在10 mA/g充放电电流密度下循环300次,其放电比容量没有衰减,维持在150 mAh/g以上。即使在100 mA/g的电流密度下循环1 000次,其比容量保持率仍旧高达100%。本文研究结果显示,LiVOPO_4适合用作高能量长循环寿命锂离子电池正极材料。     

锂离子电池正极材料LiMn_(1.95)Mg_(0.05)O_(3.9)F_(0.1)的制备及其性能研究

通过固相法制备出锂离子电池正极材料LiMn_2O_4和LiMn_(1.95)Mg_(0.05)O_(3.9)F_(0.1)样品,并通过XRD、SEM、EDS、充放电测试、CV和EIS对其结构、形貌以及电化学性能进行了研究。结果发现,适量Mg、F的掺杂未改变LiMn_2O_4的尖晶石结构。在0.2C倍率下,样品LiMn_2O_4和LiMn_(1.95)Mg_(0.05)O_(3.9)F_(0.1)的首次放电比容量分别为121.3mAh/g和123.7mAh/g,循环60次后,容量保持率分别为82.1%和91.4%。在5C倍率下,样品LiMn_(1.95)Mg_(0.05)O_(3.9)F_(0.1)的放电比容量为92.4mAh/g,而LiMn_2O_4的放电比容量仅为76.5mAh/g。Mg、F的共同掺杂,可以有效抑制锰酸锂晶体中JahnTeller效应导致的结构畸变,稳定尖晶石结构,明显改善其循环稳定性和倍率性能,并提高材料的初始放电比容量。     

铝、氟复合掺杂对锂离子电池正极材料锰酸锂电化学性能影响

通过固相反应,以四氧化三锰(Mn_3O_4)中间体为锰源制备出锰酸锂(LiMn_2O_4)和氟、铝共掺杂的锰酸锂(LiMn_(1.9)Al_(0.1)O_(3.9)F_(0.1))锂离子电池正极材料。以XRD、SEM、充放电测试和循环伏安(CV)测试对其结构、形貌以及电化学性能进行了研究。结果表明,适量的铝(Al)、氟(F)掺杂未改变LiMn_2O_4的尖晶石结构。在0.2C倍率下,样品LiMn_2O_4和LiMn_(1.9)Al_(0.1)O_(3.9)F_(0.1)的首次放电比容量分别为120.1mAh/g和123.0mAh/g,循环100次后,容量保持率分别为75.27%和87.40%,样品LiMn_(1.9)Al_(0.1)O_(3.9)F_(0.1)表现出更好的循环稳定性。在5C倍率下,LiMn_(1.9)Al_(0.1)O_(3.9)F_(0.1)的放电比容量为90.0mAh/g,而LiMn_2O_4的放电比容量仅为71.4mAh/g。结果表明,铝(Al)、氟(F)共同掺杂在抑制Jahn-Teller畸变的基础上,进一步提高了LiMn_2O_4的放电比容量,明显改善了材料的循环稳定性和倍率性能。     

碳布用于锂离子电池三维一体化柔性正极的可行性研究

研究碳纤维编织布用于锂离子电池三维一体化正极的可行性,对三种经过热处理碳布的石墨化程度进行定性分析和定量计算。以锂金属作为对电极,石墨化的碳布电极在0.1～0.5 V的电压下首次放电比容量分别为83.6,94.5mAh·g^-1和115.2 mAh·g^-1,经过50周次循环充放电后比容量分别为55.0,80.0 mAh·g^-1和88.0 mAh·g^-1左右。将石墨化的碳布负载LiFePO4后,电极的首次放电比容量分别为73.2,109.5 mAh·g^-1和130.2 mAh·g^-1。对于石墨化程度为76.02%的碳布,经过50周次循环充放电后比容量稳定在90.0 mAh·g^-1左右,综合电化学性能较好,更适合用于锂离子电池的一体化柔性正极。通过建立LiFePO4颗粒与碳纤维之间相互作用的力学模型,探讨一体化正极的力学性能、电学性能和电化学性能之间的关系。将碳布用于锂离子电池一体化正极,可以简化锂离子电池的常规生产过程,革新其生产方式。     

Li_(1-x)Cr_xFePO_4的微波合成研究

采用机械球磨结合微波法合成了Cr3+掺杂锂离子电池正极材料Li1-xCrxFePO4。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和恒电流充放电测试研究了Cr3+掺杂方式和掺杂量对样品的物相结构、形貌和电化学性能的影响。实验结果表明,微波法可以快速合成Li1-xCrxFePO4正极材料;以共沉淀掺杂方式合成的样品Li0.99Cr0.01-FePO4具有最好的电化学性能,在室温下以20mA/g进行充放电测试,其首次放电容量为153.59mAh/g,10次循环之后还有149.29mAh/g,容量保持率为97.20%。     

LiFePO4/C正极材料的微波合成及性能研究

采用机械球磨结合微波辐射工艺合成C包覆锂离子电池正极材料LiFePO4/C.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和恒电流充放电测试研究了不同C源和掺C量对样品物相结构、形貌和电化学性能的影响.实验结果表明,微波法可以快速合成LiFePO4/C正极材料;以乙炔黑作为C源,掺杂8%(质量分数)所合成的样品具有最好的电化学性能,在室温下以20mA/g进行充放电测试,其首次放电容量为148.44mAh/g,10次循环后仍有144.74mAh/g,容量保持率为97.51%.     

锂离子电池正极材料LiMnTiO_4的制备及其电化学性能

以Li2CO3、Mn2O3和TiO2为原料,葡萄糖为碳源,采用微波固相法合成了碳包覆的锂离子电池正极材料LiMnTiO4。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)等手段对材料的晶体结构和形貌进行了表征,材料的电化学性能通过恒流充放电和循环伏安(CV)进行测试。结果表明,碳包覆后的LiMnTiO4正极材料循环性能优于未经碳包覆的材料。在室温下,充放电倍率为0.05C时,LiMnTiO4/C正极材料的首次放电比容量为150.3mAh·g-1,循环100周后仍保持在135mAh·g-1。     

锂离子电池正极梯度材料的制备及电性能研究

采用金属离子混合硫酸盐溶液分次共沉淀法制备前躯体,混锂后通过高温固相反应得到具有镍、钴和锰浓度梯度的层状LiNi0.56Co0.22Mn0.22O2锂离子电池正极材料。通过x射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及恒电流充放电测试对合成的材料进行了表征。结果表明,750～900℃焙烧15h下合成的产物均具有典型的α-NaFeO2型层状结构特征,晶型结构完整,粒度均匀。800℃合成的正极材料具有较好的电化学性能。在充放电倍率0.4C、2.75-4.2V电压范围内,材料的首次充放电比容量分别为170.0mAh/g和131.8mAh/g,放电效率为77.5%;第51次循环的充放电比容量分别为131.3mAh/g和130.5mAh/g,放电效率为99.4%,容量保持率达到99.0%。     

锂离子电池碳纳米管负极材料储锂性能研究

将碳纳米管用于锂离子电池负极材料,用循环伏安及充放电实验研究了电极的性能.结果表明,碳纳米管用作锂离子电池负极,具有较高的储锂容量,首次放电容量达560mAh/g,但首次不可逆容量损失也大,高达430mAh/g.经过第1次充放电的容量损失后,随后各次的容量损失很小,碳纳米管的循环性能趋于稳定.     

共沉淀-微波法合成LiFePO4/C正极材料

以有机表面活性剂聚乙二醇(PEG)为碳源,采用共沉淀-微波法合成了锂离子电池正极材料LiFePO4/C,探讨了微波烧结时间对样品结构和性能的影响,并用XRD、TEM、激光粒度分析和恒电流充放电测试对LiFePO4/C样品的结构、形貌和电化学性能进行了表征.结果表明:微波烧结9 min的样品为单一的橄榄石晶体结构和较好的电化学性能,在室温下,以0.1C、0.2C和1C进行充放电,首次放电比容量分别达到154.3mAh/g、139.7mAh/g和123.9mAh/g,循环20次后仍保持在152.3mAh/g、134.3mAh/g和118.5mAh/g.     

LiCoO2正极材料的络合法合成及其电化学性能研究

采用络合法制备了锂离子电池的活性正极材料LiCoO2纳米粉体,实验表明:合成的LiCoO2粉体结晶良好,层状结构发育完善,平均粒径为60nm而且粒径分布窄,比表面积大.电池充放电测试表明,正极的电化学性能与LiCoO2粉体的合成温度有关,其中700°C合成得到的LiCoO2正极材料具有最优的电化学性能:首次放电比容量高达167mAh/g,30次循环后其可逆比容量仍高达144mAh/g,容量损失13.8%.     

静电纺丝法制备尖晶石型LiMn_2O_4纳米纤维锂离子电池正极材料

通过静电纺丝法成功制备出尖晶石型LiMn_2O_4纳米纤维前驱丝,进一步在600~800℃之间对纳米纤维前驱丝进行煅烧,在700℃得到表面光滑且结晶度良好的LiMn_2O_4纳米纤维材料。通过X射线衍射可知LiMn_2O_4的结构为尖晶石型;通过扫描电镜发现LiMn_2O_4的直径约为350nm;再将LiMn_2O_4正极材料组装成扣式电池,通过测试其充放电性能,可知LiMn_2O_4正极材料在0.1C倍率下的首次充放电比容量分别为114.1和112mAh/g,在1C、2C、5C和10C倍率下的放电比容量分别为109.1、101.9、91.3和80.6mAh/g,而且在1C倍率下循环100次之后,容量保持率为92.7%;循环伏安曲线表明其两对氧化还原峰为3.92/4.10V和4.05/4.22V,是典型的尖晶石型LiMn_2O_4材料,且循环性能良好;由交流阻抗图谱可知LiMn_2O_4样品的电荷转移阻抗约为622.21Ω。     

湿化学法-高温固相法合成锂离子电池正极材料Li2FeSiO4的研究

在分析锂离子电池正极材料研究进展的基础上,开展了Li2FeSiO4的合成与改性研究,采用湿化学法-高温固相合成法制备了Li2FeSiO4/C正极材料.系统研究了回流过程和煅烧温度对Li2FeSiO4/C正极材料的影响.结果表明,采用回流、煅烧温度为650℃的样品首次放电容量为165mAh/g,经过10次循环后为138mAh/g,循环性能较好.     

LiMn_2O_4的制备及其电化学性能研究

通过一种全新的固相法合成尖晶石LiMn_2O_4,先制得Mn_3O_4,再由制得的Mn_3O_4和LiCO_3合成LiMn_2O_4正极材料。对由此方法得到的尖晶石LiMn_2O_4的结构和电化学性能进行了研究。通过X射线衍射仪(XRD)和电子扫描电镜(SEM)分析表明,所制材料为纯相尖晶石LiMn_2O_4,颗粒均匀,无杂质相;通过电化学性能测试表明,该尖晶石LiMn_2O_4具有良好的电化学性能:首次充放电比容量为120.7mAh/g(0.5C,3.5~4.3V),经过100次充放电循环后,放电比容量为118mAh/g,容量保持率为97.8%。     

表面包覆材料Li1.05Ni1-xCoxO2的合成及电化学性能研究

采用sol-gel法进行前驱体制备,合成表面包覆掺Co的正极材料.产物的电化学性能优良,以0.2C倍率进行充放电循环测试,可逆比容量超过190mAh/g、循环30周的容量保持率达96%以上.为了得到合成简便、成本低廉、性能优良的锂离子电池正极材料,本文研究了合成工艺对LixNi1-xCoxO2的电化学性能的影响;     

微波合成锂离子电池正极材料LiCoO2的研究

为了研究锂离子电池的正极材料LiCoO2的新型制备方法,考查了反应原料配比、微波输出功率、微波合成温度和微波加热时间对LiCoO2结构和性能的影响.以LiOH·H2O和Co2O3为反应原料的最佳合成条件:Li/Co摩尔比为1.05∶1,微波输出功率为360W,反应时间为14min,合成温度为800℃.所合成LiCoO2样品均采用XRD和SEM进行表征,结果表明,采用微波合成的LiCoO2样品为单一相层状结构且晶体结构发育良好;样品的充放电循环性能良好,首次循环放电容量为130mAh/g.     

镁掺杂对正极材料尖晶石LiMn_2O_4电化学性能的影响

为了抑制Jahn-Teller效应导致的结构畸变对锂离子电池正极材料LiMn_2O_4结构的影响,通过溶胶-凝胶法成功制备出了尖晶石LiMn_2O_4和镁离子掺杂的LiMg_(0.1)Mn_(1.9)O_4样品。并用X射线衍射、扫描电镜、充放电测试、X射线能谱、循环伏安对样品结构、形貌和电化学性能进行研究,发现适量的镁离子掺杂未改变LiMn_2O_4的结构。在0.5C倍率下,LiMg_(0.1)Mn_(1.9)O_4样品的首次放电比容量稍有降低,但循环100次后,容量保持率高达93.8%,远高于未掺杂镁样品的容量保持率(75.8%);在5C倍率下,LiMg_(0.1)Mn_(1.9)O_4的放电比容量高达91mAh/g,而未掺杂的样品仅为72.9mAh/g。结果表明:镁离子掺杂可以有效抑制Jahn-Teller畸变,改善LiMn_2O_4的电化学性能。     

锂离子电池负极材料球形钛酸锂的合成及性能

以3.98mol/L的四氯化钛为前驱体溶液,采用内凝胶法制备了具有尖晶石结构的球形钛酸锂(Li4Ti5O12)粉末。通过XRD、SEM及电化学性能测试等分析手段表明,合成的Li4Ti5O12材料均为纳米一次粒子(晶粒)组成的球形二次粒子(颗粒),且具有较大的比表面积。以这种流动性好、粒径分布均匀、结晶度好的球形钛酸锂为正极材料和Li片为负极材料组成的锂离子电池具有平稳的充放电电压平台和优异的循环性能。在1.0~2.5V充放电,其首次放电容量为173.8mAh/g,经30次充放电循环后,其放电比容量仍有170.2mAh/g。